CAIEC实录 | 巴晓甫: 数字化随位重组调姿定位技术与应用

2022-09-22

调姿定位系统在军、民用市场的需求量至少共在3万套以上，市场估值共约900亿。

各位领导、各位嘉宾，大家好！我是中航西飞公司的巴晓甫。今天交流的项目是《数字化随位重组调姿定位技术与应用》，下面我将从五个方面进行介绍：

技术背景
飞机具有尺寸大、零件数量多、制造精度高等特点，因此飞机制造一般都采用分段装配技术。在分段装配过程中，需要对各个部件进行精确的调姿和定位。调姿定位的精度和效率直接决定飞机装配的精度和效率，因此调姿定位技术是飞机装配中最重要的技术之一。调姿定位装备由四个部分组成，分别是三坐标定位器、测量设备、工业控制器和工业软件，基本原理是通过多台三坐标定位器的并联，实现结构件空间六自由度的精确调整。

行业痛点
结构层：单台三坐标定位器的三个运动模块要求精确串联，多台三坐标定位器要求精确并联。基于这种串并联方法，三坐标定位器的制造周期长，成本高，使用时的重组效率低，缺乏柔性。
控制层：多轴联动控制采用限位串行算法，系统的响应周期长，存在累积误差。另外，采用电缆和光缆进行数据交互，接头不能经常插拔，使得系统的重组效能降低。
操作层：调姿定位装备仅支持数字化测控，需要配套数字化测量设备，这对用户提出了较高的要求——投资大、专业性强，使得用户范围非常受限。

核心技术
针对上述三个方面的难题，中航西飞经过近十年的持续攻关，现已完全解决了上述问题，掌握了一系列完整的核心技术。结构层：中航西飞发明了三坐标定位器的随位串并联技术，单台三坐标定位器的三个运动模块可以随位串联，多台三坐标定位器可以随位并联，结果是将三坐标定位器的制造周期缩短了近1/3，成本降低了近1/4；使用时由 AGV 车背负三坐标定位器到工作位置，使得调姿定位装备具备了快捷重组性能。控制层：建立了分布式随位多轴并行联动算法，消除了跟随误差，将装备精度从 0.1 毫米提高到了 0.05 毫米；另外我们正在开发基于 5G 和 WiFi 6 的工业级无线数据交互方法，将实现系统重组时通讯系统的快速切换，重组效率将显著提高。操作层：发明了人机协作调姿定位方法，实现了基于人眼观察的手持遥控调姿；扩大了调姿定位装备的应用场景，从仅限于厂房内应用扩展到了厂房外应用。
我们项目核心团队由中航西飞公司总工程师赵安安研究员亲自指导，全部成员均来自中航西飞公司技术装备设计所，该所拥有博士3人、研究员9人，人才济济，成果丰硕，拥有数百件发明专利，编制了10余项行业以上标准，曾多次获得省部级以上大奖，是我国飞机工艺装备设计方面的龙头单位。其中我本人是本项目的负责人，同时具体负责工业算法研究和装备的总体集成，佀胜武高工负责软件设计，王永宏高工负责控制设计，杨宝华高工负责机械设计。
本项目技术与国内外相关技术相比，我们的技术具有更高的系统精度、更广的适用性、更短的项目周期、更低的项目成本。本项目已累积授权发明专利13件，其中一件获得中国专利优秀奖，受理发明专利8件，全套技术具有完全自主知识产权。我们依托项目发布了两项企业标准，发表了8篇科技论文，累积获得了5项大奖，获得了同行专家的高度认可。

成果转化
项目于2012年立项，到目前为止已经开发出了四代装备，正在向第五代攻关。第一代装备是我们的技术起点，我们所研制的样机与国内外同行相比，处在同一起跑线上。到第二代装备，我们突破了整体移动及其重组技术，并将该技术应用于某民机飞机某试验部段的调姿对接。到第三代装备，突破了随位串并联技术，并将该技术应用于某型机组件的调姿装备。到第四代装备，突破了人机协作调姿定位技术，并将该技术应用于某船舶行业的大部件对中。
当前我们正着力突破无线数据交互技术与调姿定位技术的集成，突破系统的无线化，以实现系统的超快捷重组。在技术发展过程中，数字化随位重组调姿定位技术也已经走出了商业化开拓的第一步，成功的进入到了船舶制造行业中。

市场分析
经过市场调研和走访客户，我们发现大部分结构件的调装和对接都可以运用本技术，比如国之重器如飞机、火箭、船舶、高铁等，民生项目如钢结构、铁塔、压力容器、桥梁等都是本项目的应用场景。在军用市场方面，调姿定位装备的需求量至少在1万套以上，市场估值约300亿。在民用市场方面，需求量至少在2万套以上，市场估值约600亿。
我们愿意针对客户的具体需求，基于本项目所取得的科技成果和工程经验，为客户在调姿定位和装配安装领域提供卓越的技术服务，包括但不限于以下合同形式，交钥匙产品、工程设计、工业软件、设备调试、等等。
以上是本科技成果的全部内容，感谢大家的聆听，欢迎批评指正，谢谢！

本文根据嘉宾在【第二届中国航空投资峰会】上的发言整理、删减。（查看更多完整视频请扫描二维码）


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